[發明專利]基于前方道路信息的重型商用車混合動力能量管理方法

有效

• 申請號: 202011546730.3
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112572404B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 王玉海;李曉之;張鵬雷;扈建龍;聶光印;丁毅然
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W20/11
• 分類號: B60W20/11;B60W20/15
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 劉馳宇

本發明提出一種基于前方道路信息的重型商用車混合動力能量管理方法，利用高精度地圖獲取車輛前方的道路位置信息、坡度信息和長度信息，建立道路坡度預測模型，得到車輛前方預測道路坡度。利用大數據采集相同車型、相近載重的重型商用車在全國高速公路各段的常用行駛速度，建立車輛車速預測模型，得到車輛預測車速。利用預測得到的車速與道路坡度計算車輛未來一段時間內的功率需求，根據功率需求利用動態規劃算法得到混合動力系統各部件之間的最優功率分配及各部件的轉矩與轉速。此方法解決了傳動動態規劃算法無法預知未來工況的問題，能夠實現對于未來功率分配的精確規劃，進而提升混合動力重型商用車的燃油經濟性。

技術領域

本發明涉及混合動力能量管理策略領域，涉及一種基于高精度地圖的前方道路坡度預測方法以及基于大數據的車輛未來車速預測方法，具體說是一種基于前方道路信息的重型商用車混合動力能量管理方法。

背景技術

混合動力汽車由于兼顧傳統燃油汽車的長續駛里程及純電動汽車低能耗、低排放的特點，是目前新能源車輛中的研究重點。在當前的混合動力汽車研究中，方向大多都集中在乘用車領域，混合動力商用車未被重視，但是商用車由于其較長的行駛里程以及更大的燃油消耗量，在節能與減排方面更能夠體現混合動力系統的優勢。

在混合動力車型中，能量管理策略的設計對于車輛各項性能的發揮有著極大影響，因此對于混合動力能量管理策略的進一步研究，對于提高車輛的燃油經濟性、提升車輛的駕駛性能以及減少車輛的污染排放具有重要意義

目前常見的混合動力能量管理策略主要有四類：基于確定規則的能量管理策略、基于模糊規則的能量管理策略、基于瞬時優化的能量管理策略和基于全局優化的能量管理策略。

其中，基于確定規則的能量管理策略，通過判斷系統門限值與車輛當前各控制變量的關系，根據預先設定的控制策略輸出各動力源的控制信號，此種方法簡單且有效，但由于其控制規則預先設定，對于不同工況的適應性較差，無法使功率分配達到最優狀態。基于模糊規則的能量管理策略，首先根據經驗編寫模糊規則，然后將系統各變量模糊化，將模糊化后的信號作為模糊規則的輸入，完成模糊推理并得到最終的控制信號，此種方法雖然性能有所提升，但無法保證算法的全局最優性。基于瞬時優化的能量管理策略，該策略將系統中的能量流進行實時分配，使得動力源之間的功率分配在每個時刻都能達到最優，但是不能保證在整個駕駛循環內實現最優控制。基于全局優化的能量管理策略，在給定的駕駛循環中將系統所需功率的最優分配問題轉化為多階決策問題，通過此種方法可以得到最優的控制結果，但是由于控制策略需要提前預知未來的速度與負載曲線，因此最終的控制策略無法在實際駕駛條件下實施。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提出一種基于前方道路信息的重型商用車混合動力能量管理策略，有效解決了目前基于動態規劃算法的混合動力能量管理策略需要提前預知未來速度與負載曲線的問題，為動態規劃算法的實時應用提供了可能。

為實現上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的：

本發明提供了一種基于前方道路信息的重型商用車混合動力能量管理方法，具體步驟如下：

步驟一、利用高精度地圖獲取前方道路位置信息、坡度信息和長度信息，建立坡度預測模型，得到預測坡度：

坡度預測模型的具體建立過程如下：

(1)將目標道路進行離散化，離散為n個長度為l的直線段，l具體取值為100m，每個直線段的端點與坡道曲線相交，將n+1個交點分別命名為S_i，i取0,1,2……n；

(2)利用高精度地圖讀取每個交點S_i的位置信息，即各交點的路面標高E_i，i取0,1,2……n；